自噬和自噬性细胞死亡与肿瘤的关系及研究进展

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[2] 物 。微管相关 蛋 白 LC3 ( MAP - LC3 ) 是 Atg8 在
哺乳动物中的同类物之一,它们在氨基酸序列上有 28 的同源性。 LC3 经过翻译 后 修 饰 形 成 主 要 位 于 胞浆 的 LC3 - I 和 主 要 位 于 自 噬 体 和 自 噬 溶 酶 体 膜
[3] 上的 LC3 - " 。 PI - 3 激 酶 复 合 物 在 早 期 参 与 自 噬体膜形成,包括 # 型 PI - 3 激 酶 和 Apg6 , 3 - 甲
[13] 在 交 感 神 经 元 中 发 现, 自 噬 活 性 增 高 了 Xue 等
小鼠在荧光显微镜下观察不同细胞对饥饿的自噬反 应,发现自噬活性及其调节存在器官差异,但大多 数细胞中自噬活性维持在较低的水平,且在营养缺
[6] 研究发 现, 通 过 乏时细胞自噬活性升高。 Lum 等
基因敲除抑制细胞凋亡,当培养基中缺乏生长因子 细胞不能利用外界营养时,细胞是通过自噬提供生 存所需能量,若此时抑制自噬则细胞死亡;当培养 基中加入生长因子后,细胞恢复原来体积大小并重 新分裂繁殖。 Kuma 等
国外医学・老年医学分册
2006 年 1 月
第 27 卷
第1期
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[12] 观察到小鼠肝细胞中线粒体渗透 ElmOIe 等
明了。 1.3 自噬的作用 生理情况下,自噬在细胞中处于一个较低的基 线水平,当营养缺乏时,细胞自噬活性增高,细胞 通过自噬降解细胞质和细胞器以提供细胞生存所需
[5] 的能量。 Mizushima 等 用表达 GFP - LC3 的转 基 因
性改变将诱导自噬清除受损线粒体,但是线粒体渗 透性改变同样能促进凋亡,自噬和凋亡两者之间关 系如何?自噬与凋亡之间的关系大致有 3 种, ① 自 噬为凋亡所需,此时细胞死 亡 能 被 自 噬 抑 制 剂 如 3 - 甲基腺嘌呤 抑 制, 但 不 能 被 切 冬 酶 抑 制 剂 抑 制。
[10] [11] 。 Chau 等 发现 活切冬酶,也不形成 凋 亡 小 体
内皮他丁诱导内皮细胞死亡时细胞内出现大量的自 噬体和自噬溶酶体,用切冬酶抑制剂并不能阻止细 胞死亡,而自噬抑制剂 3 - 甲 基 腺 嘌 呤 能 阻 止 细 胞 死亡,提示内皮细胞是自噬性死亡而非凋亡。 2.2 自噬与凋亡的关系
( 2005 - 09 - 09 收稿)
自噬和自噬性细胞死亡与肿瘤的关系及研究进展
浙江大学医学院附属妇产科医院肿瘤科 (310006)
贺淑芳 综述
万小云

幸 审校


自噬是指隔离膜包裹细胞质和 (或) 细胞器形成自噬体,然后与 溶 酶 体 融 合 成 自 噬 溶 酶 体 并 在 其 中 降 解 的 过
- 32 217 19 Saito Y,Kurabayashi M,Nagai R . Kiotho gene . Nippon Rin: 65 ~ 70 sho, 2004 ; 62 (1) 20 Shimada T,Takeshita Y,Murohara T et al . Angiogenesis and vascuiogenesis are impaired in the precocious - aging kiotho : 1148 ~ 1155 mouse . Circuiation, 2004 ; 110 (9) 21 Yamada Y,Ando F,Niino N et al . Association of poiymorphisms of the androgen receptor kiotho genes with bone minerai : 50 density in Japanese woman . J Moi Med, 2005 ; 83 ( 1 ) ~ 57 24 23 22
[4] 中可能起着重要作用 ,但其间具体调控机制并未
细胞死亡 ( PCD ) 又 分 为 两 型, l 型 PCD 又 称 凋 亡, l 型 PCD 又称自噬性细胞死亡。 2.1 自噬性细胞死亡的特点 凋亡的形 态 学 特 点 为 细 胞 皱 缩,染 色 质 边 集, 核碎裂,并以凋亡 小 体 形 成 和 切 冬 酶 激 活 为 特 征, 最后被吞噬细胞的溶酶体消化降解;而自噬性细胞 死亡以胞 质 中 出 现 大 量 自 噬 体 和 自 噬 溶 酶 体 为 特 征,最后细胞是由自身的溶酶体消化降解,既不激
[8]
因敲除抑制自噬后对凋亡的敏感性反而增强。 ③ 自 噬与凋亡共同促进细胞死亡,此时不论抑制自噬或 凋亡细 胞 均 转 为 另 一 条 细 胞 死 亡 途 径。 Kanzawa
[15] 等 研究发现 胶 质 瘤 细 胞 在 三 氧 化 二 砷 的 作 用 下

呈现自噬性细胞死亡特征,当 用 bafilOmycinA1 抑制
[7]
30 倍以后才出现 DNA 降解及凋亡其它的特征, 3 甲基腺嘌呤能延迟凋亡的发生而切冬酶抑制剂并不 能阻 止 细 胞 死 亡。 ② 自 噬 抑 制 凋 亡, 保 护 细 胞。
[14] 研究发现 直 肠 癌 细 胞 系 HT - 29 通 过 基 Bauvy 等
研究表明新生小鼠在出生
后进食前这段时间是通过自噬降解蛋白质所得的氨 基酸提供能量。自噬还参与许多其它生理和病理过 程,如衰老、神经系统变性疾病、肌病、细菌和病 毒感染及恶性肿瘤的发生、发展等 1.4 自噬的检测方法 电镜是检测自噬的唯一金标准,自噬体在电镜 下为双 膜 圆 形 结 构, 内 含 未 消 化 的 细 胞 质 和 细 胞 器,而自噬溶酶体为单膜圆形结构,内含不同程度 降解的胞内物质。 LC3 是目前检测 自噬 的 唯一 标 志 蛋白,它有 两 型, LC3 - I 分 子 量 为 18kDa, LC3 l 分子量为 16kDa,可检 测 其 含 量 和 比 值 以 反 应 细 [9] 胞自噬活性 。 2 自噬性细胞死亡与凋亡 肿瘤细胞的一个显著特征就是凋亡受阻,诱导 肿瘤细胞凋亡是目前治疗肿瘤的主要策略之一。但 是有些抗癌药诱导肿瘤细胞死亡并不呈现凋亡的特 征,而且很多研究表明抑制凋亡后细胞仍死亡,提 示存在其它的死亡途径。根据目前国际上的分类标 准,细胞死亡分为程序性细胞死亡和坏死,程序性
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的自噬活性要低,并且在细胞密度增高或血清、氨 基酸缺乏时自噬活性也不增加,但对直肠癌、肺癌
[l7] [l8] 和宫颈癌 的 研 究 并 不 支 持 这 一 观 点 。 Toth 等
[16] 自噬时细 胞 发 生 凋 亡。 Xue 等 研究发现当用切
冬酶抑制 剂 阻 断 凋 亡 时, HeLa 细 胞 的 大 部 分 线 粒 体通过自噬被清除,细胞体积越来越小最后细胞不 可避免死亡。 l 型 PI - 3 激酶 / Akt 途径既能 抑制自 噬,又能抑制凋亡,有些信号既能激活自噬也能激 活凋亡,因此即使抑制凋亡,自噬也能导致细胞死 亡,反之亦然,但自噬与凋亡之间相互转换的具体 机制未明。 细胞死亡并不仅仅意味着细胞生命的终点,目 前凋亡在机体中发挥的作用已日益明了,而研究自 噬性细胞死亡在机体中的作用正在进行。 3 自噬、自噬性细胞死亡与肿瘤 目前在肝癌、肝细胞瘤、胰腺癌和乳腺癌中的 研究表明肿瘤细胞的自噬活性比其来源的正常细胞
[1] 解 。自噬过程需要微管的存在,而且自噬体必须
酸 化 后 才 能 与 溶 酶 体 融 合, 质 子 泵 抑 制 剂 bafiiomycinA1 正是通过抑 制 自 噬 体 的 酸 化 抑 制 自 噬 活性。与凋亡相类似,自噬过程需要蛋白质的合成 与 ATP 的存在。酵母中参 与自噬 的 Apg 基 因 和 Aut 基因现统一命名为 Atg 基因。自噬在真核生物中普 遍存在,具有高度的保守 性,因此,很多 Atg 在 哺 乳动物细胞中都有同类物。 !"# 自噬的分子机制 自噬体膜上的蛋白质非常少,目前尚未鉴别出 隔离膜的来源。在自噬体膜的延伸过程中,有 2 个 主要 的 蛋 白 结 合 系 统,一 个 是 Atg12 - Atg5 结 合 系 统,另一个 是 Atg8 脂 化 系 统。 自 噬 体 膜 的 延 伸 有 赖于两者的协同作用,但前者在自噬体形成后即从 表面脱落至胞浆,而后者在自噬体形成后仍位于自 噬体 膜 上, 因 此, 它 是 研 究 自 噬 的 很 好 的 标 记
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Hale Waihona Puke Baidu
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基腺嘌呤因抑制 I 型 PI - 3 激酶活 性而 长 期 以来 被 用作自噬抑制剂。 营养缺乏或激素均能激活自噬,但自噬的信号 转导途径迄 今 仍 未 明 了。 研 究 发 现 mTOI 激 酶 能 感 受细胞 内 氨 基 酸 和 ATP 水 平, 营 养 充 足 时, mTOI 过磷 酸 化 Apg13 , 使 其 与 Apg1 的 结 合 能 力 下 降, 营养缺乏或用药物雷帕霉素 ( Iapamycin) 抑制 mTOI 活性时, Apg13 迅 速 去 磷 酸 化, 结 合 Apg1 促 进 自 噬,这些结果提 示 mTOI 激 酶 在 自 噬 信 号 转 导 途 径
程。自噬性细胞死亡的特征为细胞质中出现大量的自噬体和自噬溶酶体。 Beciin1 、 PTEN 可能是 自 噬 相 关 基 因, 自 噬、 自 噬 性细胞死亡在肿瘤发生、发展中可能发挥重要的作用。 关键词 肿瘤;程序性细胞死亡;自噬;自噬性细胞死亡
自噬是一个发生在真核细胞中由细胞初级溶酶 体处理内源性底物的重要生理过程,生命体借此维 持蛋白代谢平衡及细胞内环境稳定,这一过程在细 胞清除 废 物、 重 建 结 构 以 及 生 长 发 育 中 起 重 要 作 用,并与疾病的发生密切相关。自噬性细胞死亡是 坏死、凋亡以外的另一种细胞死亡形式,它是不同 于凋亡且不依赖于切冬酶的程序性细胞死亡。研究 发现自噬活性的变化与某些恶性肿瘤的发生、发展 有关。 Beciin1 、 PTEN 参 与 了 自 噬、 自 噬 性 细 胞 死 亡的调节,是自噬相关基因。现将自噬、自噬性细 胞死亡 与 肿 瘤 发 生、 发 展 关 系 的 最 新 进 展 作 一 综 述。 ! !"! 自噬 自噬的过程 对自噬现象 的 描 述 始 于 50 多 年 前, 但 是 一 直 到在酵母中发现这一现象的存在,人们对自噬过程 中分子事件的了解才有所提高。在酵母中自噬过程 如下:由单层隔离膜非选择性地包裹部分细胞质和 (或)细胞器,随 着 隔 离 膜 的 延 伸 其 两 端 相 互 融 合 形成双膜 的 自 噬 体,直 径 约 1! m, 半 衰 期 约 8min, 然后自噬体外膜与溶酶体融合形成自噬溶酶体,而 自噬 体 内 膜 及 其 内 容 物 在 溶 酶 体 内 被 各 种 酶 降
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